第8章原子结构与元素周期律2015ppt课件.ppt

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1、第8章原子结构与元素周期律8.1原子核外电子运动的特点8.2单电子原子(离子)体系中电子运动的描述8.3波函数和电子云8.4核外电子排布8.5元素周期律本章作业：6,13,16,18,19,22,23原子结构发展历史公元前400年希腊哲学家德谟克利特:世界万物由原子构成，原子是不可再分的物质微粒，以虚空为运动的场所。19世纪初Dalton建立原子学说:原子是不可分割的最小微粒19世纪末卢瑟福经典原子核模型近代量子力学原子结构理论1．卢瑟福（Rutherford）有核原子模型(1911年)－历史上影响最大的10个实验之一原子中心有原子核，它集中了原子全部正电荷和几乎全部质量。(m

2、e=9.1110-31kg,mp=1.67310-27kg,mn=1.67510-27kg,静止质量)原子核外电子绕核高速运动。8.1原子核外电子运动的特点8.1.1玻尔模型(1913年)α粒子散射实验达尔文和自然选择理论解码DNA接种疫苗原子核式结构模型α粒子散射实验X射线衍射实验米勒－尤列实验生命起源光的测速解密放射线犬类研究权威性指令的力量(错误惩罚实验)无法解释下面现象：实验现象1：根据经典电磁理论，圆周运动的带电粒子（如电子）应以电磁波辐射的形式不断放出能量,将导致电子自身能量不断减少，最终电子会落在原子核上，引起原子的自行毁灭。但实际上原子能稳定存在。r实验现

3、象2：根据经典电磁理论电子辐射电磁波的频率将随着电子绕核旋转频率连续变化，因而原子发射的光谱是连续光谱。但原子光谱不是连续光谱而是线状光谱。氢原子光谱特征:n1=1n1=2n132.普朗克的量子论(1900年)微观世界中，能量不能连续变化，只能以某一最小单位的整数倍变化，此最小单位为“量子”(quantum,意为定量)。量子能量为：E=h光子能量为：E=h，h=6.62610-34Js3.爱因斯坦光子学说(1905年)光是由具有粒子特征的光子(photon)组成，光子的能量与光的频率成正比。1913年玻尔在普朗克量子论、爱因斯坦光子学说和卢瑟福有核原子模型的基础上，提

4、出了原子壳式模型，即波尔模型。4.玻尔模型的三个要点：光谱频率：电子在轨道之间跃迁时，有能量吸收或放出。处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核较近的轨道上，这时会以光子形式放出能量，即释放出光能。轨道量子化：电子的轨道角动量(Lz)和能量(E)是量子化的。Lz=mr=nh/2，h为普朗克常数6.63×10-34J·s对于氢原子或类氢离子(He+,Li2+,Be3+)等单电子体系：E=－2.1810-18Z2/n2(J)=－13.6Z2/n2(eV)n=1(基态),2,3…整数，Z为原子核电荷数原子模型：核外电子沿着确定半径的圆形轨道运动，不吸收和放出能量。最低能量状态为基

5、态，其余为激发态。Bohr理论的成功之处成功地解释了氢原子光谱产生的原因与规律性E1=-BE2=-B/4E3=-B/9E4=-B/16E5=-B/25n=可见光区域(n1=2)紫外光区域(n1=1)红外光区域(n13)B=13.6eV例：试计算氢原子的第一电离能是多少？氢原子的第一电离能：解：电离能：基态气态原子失去电子成为+1价的气态离子所需要的能量称为第一电离能，用I1表示。E1=-BE2=-B/4E=0n=不能解释多电子原子光谱和氢原子光谱精细结构。沿用经典力学概念，把核外电子运动看作是行星绕太阳运动。玻尔原子模型的局限性：没有认识到电子运动的波、粒二象性。8.1

6、.2微观粒子的运动特点：波粒二象性17世纪末，牛顿和惠更斯分别提出了光的微粒说和波动说。爱因斯坦光子学说(1905年)：光的衍射波动性粒子性光电效应光具有波粒二象性(waveparticleduality)双关图形1.物质波（matterwaves）1924年25岁的法国科学家deBroglie大胆假设实物微粒也应像光子一样具有波粒二象性。这种波称为“物质波”。1927年，电子的衍射实验证明电子具有波粒二象性。例1.计算速度为6×106m·s-1电子的deBroglie波长？电子直径为2.8×10-15m=1.2×10-10m＝1.2Å>d电子例2.计算速度为300m·s-1的

7、20g子弹的波长？子弹直径约为0.01m结论：微观粒子具有波粒二象性,所以不能用经典力学描述微观粒子的运动,要用量子力学方法.X射线波长(0.06~20Å)：Mo,0.7107Å;Cu1.5406Å2.几率波测不准原理(Uncertaintyprinciple)：具有波动性的微观粒子不能同时确定它们的坐标和动量。海森堡推得粒子位置的不确定程度(Δx)和动量的不确定程度(Δp)符合关系式：说明粒子位置的精确度愈大，其动量的精确度就愈小。例如：原子直径为1-5Å，核外电子合理的坐标精确度Δx可认